Cтрук­тура і механічні властивості порошкових сплавів системи Al–Fe(Cr)–Si–V, легованих Ti та Zr

Анотація

Досліджено структуру та механічні властивості  прутків зі сплавів системи Al–Fe–Si–V, що додатково леговані Cr, Ti та Zr. На відміну від жароміцних сплавів систе­ми Al–Fe–Si–V, відомих під загальною назвою FVS, в яких дотримується оптимальне співвідношення  Fe / V ~ 5–11, в дослідних сплавах зменшено вміст Fe за рахунок додавання Cr таким чином, щоб  співвідношення (Fe + Cr) / V  також не виходило за межі ~5–11. Прутки дослідних сплавів діаметром 9 мм виготовлено шляхом екструзії дегазованих капсул зі спресованими водорозпиленими порошками фракції (–63+40) мкм. Консолідація порошку відбувалася шляхом інтенсивної пластичної деформації без спікання. Структуру досліджено методами рентгеноструктурного аналізу, просвітлювальної та сканувальної електронної мікроскопії з пристроєм для мікрорентгеноспектрального аналізу. Встановлено фазовий склад та розподіл легу­валь­них елементів залежно від хімічного складу сплаву. Механічні властивості визначено при температурах 20, 190 та 300 °С шляхом випробувань на розтяг. Руйнування прутків дослідних сплавів при кімнатній температурі та при 300 °С відбувається за типом “конус–чаша”. Механізм руйнування — ямковий. Встановлено, що заміна частини заліза хромом у складі базового сплаву призводить до зміни фазового складу зміцнювальних частинок, а саме: замість типових для сплавів Al–Fe–Si–V інтерметалідів Al₁₃(FeV)₃Si з’являються частинки ікосаедричної квазікристалічної фази та інтерметалідів Al₁₃Cr₂. Усі сплави мають високу міцність при температурах до 300 °С, що перевищує міцність відомих жароміцних сплавів типу FVS 0812. Показано, що висока міцність сплавів обумовлена ефектом дисперсійного зміцнення завдяки формуванню в структурі алюмінієвої матриці нанорозмірних частинок двох типів, які мають кристалічну та ікосаедричну квазікристалічну будову. Найбільш високі механічні характеристики як при кімнатній, так і при підвищених температурах досягнуто в сплаві Al₉₃Fe₂Cr₂V_0,5Si_1,5Ti_0,5Zr_0,5.